本發(fā)明涉及一種燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)及其工作方法，廣泛應(yīng)用于燃煤鍋爐、燃煤窯爐煙氣的scr脫硝工程和袋式、電除塵系統(tǒng)，屬于廢氣污染治理技術(shù)，本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國家之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國90%二氧化硫、67%氮氧化物、70%煙塵排放量來自于煤炭的燃燒。燃煤煙氣含有煙塵，nox，so2，so3，hcl，hf，重金屬等污染物，污染物濃度高，毒性大，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康有較大危害。因而，煙氣在排入大氣之前需要進(jìn)行凈化處理。目前我國工業(yè)上典型的做法是煙氣從鍋爐省煤器出來后進(jìn)入scr反應(yīng)器，加入液氨作為還原劑脫硝后再進(jìn)入電除塵器（有的還要袋式除塵）除塵，除塵后的煙氣再進(jìn)入fgd吸收塔進(jìn)行脫硫，脫硫后的凈煙氣再由煙囪排入大氣。

現(xiàn)有的除塵脫硝裝備存在以下缺點(diǎn)：一是由于脫硝、除塵單元作為獨(dú)立單元分開布置，增加了投資及占地面積，同時(shí)由于煙氣阻力、電除塵增加了運(yùn)行費(fèi)用；二是scr催化劑需要安裝在除塵器之前，煙氣中灰塵含量高，極易造成催化劑的堵塞、磨蝕和中毒，減小了催化劑的使用壽命，并使運(yùn)行費(fèi)用增加。圍繞我國大氣污染控制方面的重大需求和國際技術(shù)進(jìn)步，通過關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)集成，開發(fā)具有除塵、脫硝一體的控制技術(shù)與設(shè)備，推動(dòng)我國大氣環(huán)境質(zhì)量改善任務(wù)十分迫切。

在涌現(xiàn)出的眾多脫硝技術(shù)方法中，燃煤煙氣同時(shí)高效除塵、脫硝是一種新的有效的方法。它不同國內(nèi)典型的煙氣脫硝工程技術(shù)，是國內(nèi)首創(chuàng)。它集除塵與脫硝于一體，可以替代目前國內(nèi)煙氣處理工程中的脫硝反應(yīng)器和除塵器。

中國專利201510789500.2公開了一種燃煤煙氣除塵脫硫脫硝一體化復(fù)合工藝系統(tǒng)，它是高溫?zé)煔獬龎m脫硫脫硝及余熱利用的成套設(shè)備，主要由陶瓷多管除塵器進(jìn)行粗除塵并脫硫，陶瓷過濾膜過濾器進(jìn)行深度凈化除塵并脫硝，換熱器利用煙氣余熱將冷風(fēng)變成熱風(fēng)，進(jìn)入鍋爐燃燒口助燃。該結(jié)構(gòu)依靠填充還原劑，不能很好地保證脫硝速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，除塵率、脫硝率高，裝置投資運(yùn)行費(fèi)用低，特別適用燃煤煙氣凈化處理的燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)及其工作方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng),包括鍋爐、fgd脫硫裝置和煙囪，其特征在于：還包括除塵脫硝一體化裝置和空氣預(yù)熱器，鍋爐和除塵脫硝一體化裝置相連，除塵脫硝一體化裝置和空氣預(yù)熱器相連，空氣預(yù)熱器和fgd脫硫裝置相連，fgd脫硫裝置和煙囪相連；所述除塵脫硝一體化裝置包括多個(gè)除塵脫硝一體化模塊，所有除塵脫硝一體化模塊組裝成為除塵脫硝一體化裝置；所述除塵脫硝一體化模塊包括多個(gè)陶瓷過濾器催化劑單體，所有陶瓷過濾器催化劑單體組裝形成除塵脫硝一體化模塊；所述陶瓷過濾器催化劑單體包括單體外層和單體內(nèi)層，單體內(nèi)層設(shè)置在單體外層的內(nèi)側(cè)，單體外層為微孔過濾器。微孔過濾器由高溫陶瓷制成，其除塵效率達(dá)99.9%。單體內(nèi)層脫硝效率>90%。陶瓷過濾器催化劑單體需要經(jīng)過煅燒處理。從省煤器出來的含塵煙氣混合液氨后，首先經(jīng)過單體外層（過濾層）除塵，除塵后的煙氣進(jìn)入單體內(nèi)層（催化劑表面），在催化劑的作用下nox與氨還原劑進(jìn)行scr脫硝反應(yīng)，生成無環(huán)境危害的n2和h2o，達(dá)到環(huán)保排放要求。

本發(fā)明所述微孔過濾器上設(shè)置有微孔，微孔的孔徑大于或者等于10μm。

本發(fā)明所述單體內(nèi)層的材質(zhì)為納米級(jí)金紅石型tio2、v2o5或上述二者的混合物。單體內(nèi)層的材質(zhì)還可以摻入其他活性物質(zhì)。陶瓷過濾器催化劑單體具有優(yōu)良的耐溫性、耐腐性和耐磨蝕性。

本發(fā)明所述除塵脫硝一體化模塊的形狀為長方體，除塵脫硝一體化模塊的縱截面的形狀為150mm×150mm的正方形，除塵脫硝一體化模塊的長度為1000mm～2000mm。除塵脫硝一體化模塊的形狀也可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要做成各種形狀。

本發(fā)明所述燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)包括反應(yīng)塔，除塵脫硝一體化裝置安裝在反應(yīng)塔中，鍋爐與反應(yīng)塔相連。

本發(fā)明所述燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)還包括靜態(tài)混合器，鍋爐與靜態(tài)混合器相連，靜態(tài)混合器與反應(yīng)塔相連。

本發(fā)明所述除塵脫硝一體化裝置上設(shè)置有固定板。

一種燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）煙氣由鍋爐進(jìn)入除塵脫硝一體化裝置中，然后煙氣與氨氣混合；

2）煙氣與氨氣的混合氣體首先進(jìn)入單體外層進(jìn)行除塵，然后再進(jìn)入單體內(nèi)層進(jìn)行脫硝反應(yīng)；

3）脫硝反應(yīng)結(jié)束后的煙氣離開除塵脫硝一體化裝置前往空氣預(yù)熱器進(jìn)行熱量回收；

4）熱量回收結(jié)束后的煙氣離開空氣預(yù)熱器前往fgd脫硫裝置進(jìn)行脫硫；

5）脫硫結(jié)束后的煙氣離開fgd脫硫裝置前往煙囪進(jìn)行排放。

6）本發(fā)明步驟2）煙氣與氨氣的混合氣體中，nox的物質(zhì)的量和nh3的物質(zhì)的量相等。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明改變了目前典型的煙氣除塵、脫硝、脫硫的工藝流程，煙氣經(jīng)過除塵脫硝一體化裝置后實(shí)現(xiàn)了除塵脫硝一體，不需再進(jìn)行電除塵直接進(jìn)行fgd脫硫后達(dá)到環(huán)保排放要求。陶瓷過濾器催化劑單體是復(fù)合層材料的產(chǎn)品，單體外層是由高溫陶瓷做成的微孔孔徑達(dá)10μ的過濾器層，單體內(nèi)層是采用特殊技術(shù)處理由納米級(jí)金紅石型tio2、v2o5等活性成分組成的催化層。本發(fā)明燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)形成了一種新型的煙氣除塵、脫硝、脫硫的工程技術(shù)。從鍋爐的省煤器出來的含塵煙氣按比例與nh3混合后進(jìn)入除塵脫硝一體化裝置，含塵煙氣首先由單體外層的過濾器除塵，除塵效率高達(dá)99.9%，灰塵在除塵脫硝一體化裝置的底部收集。除塵后煙氣進(jìn)入單體內(nèi)層的催化劑表面，在催化劑的作用下與nh3還原劑進(jìn)行scr脫硝反應(yīng)，生成無環(huán)境危害的n2、h2o。除塵脫硝后的煙氣不再需要進(jìn)行電除塵和袋式除塵，直接進(jìn)入fgd吸收塔進(jìn)行脫硫后從煙囪排放，達(dá)到環(huán)保排放要求。此一體化裝置大大簡化了工藝流程，減少了投資、占地空間及運(yùn)行費(fèi)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例除塵脫硝一體化裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例。

參見圖1至圖2。

本實(shí)施例為一種燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng),包括鍋爐1、除塵脫硝一體化裝置2、空氣預(yù)熱器3、fgd脫硫裝置4和煙囪5。鍋爐1和除塵脫硝一體化裝置2相連，除塵脫硝一體化裝置2和空氣預(yù)熱器3相連，空氣預(yù)熱器3和fgd脫硫裝置4相連，fgd脫硫裝置4和煙囪5相連。

作為優(yōu)選，fgd脫硫裝置4為fgd脫硫塔。

除塵脫硝一體化裝置2包括多個(gè)除塵脫硝一體化模塊，所有除塵脫硝一體化模塊組裝成為除塵脫硝一體化裝置2。除塵脫硝一體化模塊的形狀可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要做成各種形狀。

作為優(yōu)選，除塵脫硝一體化裝置2上設(shè)置有固定板6。

作為優(yōu)選，除塵脫硝一體化模塊的形狀為長方體，除塵脫硝一體化模塊的縱截面的形狀為150mm×150mm的正方形，除塵脫硝一體化模塊的長度為1000mm～2000mm。

除塵脫硝一體化模塊包括多個(gè)陶瓷過濾器催化劑單體，所有陶瓷過濾器催化劑單體組裝形成除塵脫硝一體化模塊。陶瓷過濾器催化劑單體包括單體外層和單體內(nèi)層，單體內(nèi)層設(shè)置在單體外層的內(nèi)側(cè)，單體外層為微孔過濾器。

作為優(yōu)選，微孔過濾器上設(shè)置有微孔，微孔的孔徑大于或者等于10μm，微孔過濾器作為過濾層。微孔過濾器由高溫陶瓷制成，其除塵效率達(dá)99.9%。

作為優(yōu)選，單體內(nèi)層的材質(zhì)為納米級(jí)金紅石型tio2、v2o5或tio2和v2o5的混合物。單體內(nèi)層的材質(zhì)還可以摻入其他活性物質(zhì)。陶瓷過濾器催化劑單體具有優(yōu)良的耐溫性、耐腐性和耐磨蝕性。單體內(nèi)層作為催化層，單體內(nèi)層脫硝效率>90%。

作為優(yōu)選，燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)包括還反應(yīng)塔和靜態(tài)混合器，除塵脫硝一體化裝置2安裝在反應(yīng)塔中，鍋爐1與反應(yīng)塔相連，除塵脫硝一體化裝置2作為scr反應(yīng)器。鍋爐1與靜態(tài)混合器相連，靜態(tài)混合器與反應(yīng)塔相連，鍋爐1中安裝有省煤器。

scr脫硝反應(yīng)的原理：

4no+4nh3+o2→4n2+6h2o（1）

no+no2+2nh3→2n2+3h2o（2）

2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o（3）。

作為優(yōu)選，本實(shí)施例根據(jù)省煤器出口煙氣的參數(shù)及脫硝率、nh3逃逸率等設(shè)計(jì)陶瓷過濾器催化劑單體及scr反應(yīng)器。

本實(shí)施例還包括了燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)的工作方法。

scr法工藝系統(tǒng)流程主要由貯氨、混氨、噴氨、反應(yīng)塔（陶瓷過濾器催化劑）系統(tǒng)、煙道及控制系統(tǒng)等組成。首先，液氨由汽車運(yùn)送到液氨儲(chǔ)罐貯藏，液氨通過蒸發(fā)器中的蒸汽、熱水，被減壓蒸發(fā)輸送至氨蒸發(fā)罐，通過鼓風(fēng)機(jī)向氨氣空氣混合器中鼓入與氨氣的量成一定配比的空氣進(jìn)行稀釋。經(jīng)稀釋的氨氣通過噴射系統(tǒng)中的噴嘴被注入到煙道隔柵中，與煙氣混合。在噴嘴數(shù)量較少的情況下，為了獲得氨和煙氣的充分均勻分布，靜態(tài)混合器使從鍋爐1的省煤器中出來的煙氣經(jīng)與部分旁路高溫?zé)煔饣旌险{(diào)溫后，進(jìn)入除塵脫硝一體化裝置2，然后再與氨氣混合。

作為優(yōu)選，本實(shí)施例陶瓷過濾器催化劑單體反應(yīng)過程中nox與nh3實(shí)際的摩爾比為1：1。優(yōu)于其它產(chǎn)品的1：1.2，降低了氨消耗量。

初始的煙氣由飛灰、nox和so2組成。

初始的煙氣混合氨氣后，首先經(jīng)過除塵脫硝一體化裝置2中單體外層（過濾層）的表面除塵，99.9%以上的粉塵被過濾。除塵后的煙氣連同氨氣進(jìn)入單體內(nèi)層（催化層）與催化劑接觸，在催化劑的作用下nox與氨還原劑進(jìn)行scr脫硝反應(yīng)，生成無環(huán)境危害的n2和h2o，殘留了so2。從除塵脫硝一體化裝置2出來的煙氣由于已經(jīng)除去了飛灰，不需要再進(jìn)行電除塵，經(jīng)過空氣預(yù)熱器3回收熱量后，直接進(jìn)入fgd脫硫塔完成煙氣脫硫，脫硫結(jié)束后的煙氣成為干凈煙氣，干凈煙氣最后進(jìn)入排放煙囪5，達(dá)到環(huán)保排放要求。

本實(shí)施例燃煤煙氣除塵脫硝一體化系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)點(diǎn)如下：

1.脫硝和除塵二合一，大大簡化scr過程，降低能耗，可降低scr工程總造價(jià)30%以上,無需電除塵和袋式除塵，同步去除nox和煙塵，節(jié)省大量能耗和工藝過程；

2.陶瓷過濾器催化劑單體適用溫度范圍廣，單體內(nèi)層的催化劑的適用溫度范圍在180～450℃之間。耐高溫可達(dá)900-1000℃，反應(yīng)效率變化平穩(wěn)；

3.scr反應(yīng)過程中nox與nh3的實(shí)際摩爾比為1：1，優(yōu)于其它產(chǎn)品的1：1.2，降低氨消耗量；

4.性能優(yōu)于蜂巢/板式催化劑，實(shí)用反應(yīng)面積達(dá)90%，反應(yīng)速度:1.0m/min-1.5m/min,1立方米催化劑可以處理5000立方米的煙氣量，效率高，除塵效率99.9%，脫硝效率>90%,氨逃逸<1ppm,壓力損失500pa-750pa（視項(xiàng)目工況而定），吹灰采用脈沖高速氣流反吹灰；除塵效率高，占地面積小，尤其適合預(yù)留空間不足的老機(jī)組改造；

5.裝置維護(hù)簡單，降低操作和維護(hù)費(fèi)用,scr催化劑可再生(費(fèi)用比傳統(tǒng)方法少70%)，壽命為5-7年，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用接近零。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。